Анотація до роботи:

Воробйов Михайло Олександрович. Еволюційний синтез структур соленоїдних систем із заданим розподілом магнітного поля. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, Київ, 2005.

Диссертационная работа посвящена вопросам структурного синтеза соленоидных магнитных систем с заданным распределением магнитного поля в рабочем объеме. Предложен метод оптимального структурного синтеза, в котором задача синтеза формулируется как задача многокритериальной условной оптимизации с переменной размерностью пространства поиска и дискретно-непрерывным характером набора оптимизируемых параметров. Для решения поставленной задачи используются генетические алгоритмы, основные генетические операторы которых соответствующим образом адаптированы и модифицированы. На основе метода создана компьютерная система проектирования соленоидных магнитных систем с заданными свойствами. Результаты диссертационной работы применялись при проектировании усовершенствованной магнитной системы цифрового феррозондового коэрцитиметра, который используется на ОАО “Юность” (г. Краснодон, Луганская область) для контроля сердечников электромагнитных реле.

У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-технічну задачу оптимального структурного синтезу СМС із заданою просторовою конфігурацією поля в об’ємі, що є подальшим розвитком методів синтезу електромагнітних полів у технічних пристроях. Розроблений у роботі метод синтезу є основою проектування широкого спектру технічних пристроїв, до складу яких входять соленоїдні джерела магнітного поля.

Основні результати досліджень полягають у наступному:

1. На основі аналізу відомих методів синтезу СМС, змістовна постановка яких орієнтована головним чином на параметричний синтез, обґрунтовано актуальність і необхідність вирішення задачі структурного синтезу, що відноситься до більш високого ієрархічного рівня проектування та є подальшим розвитком методів синтезу пристроїв з магнітним полем заданої конфігурації.

2. Здійснено концептуальну постановку задачі оптимального структурного синтезу СМС із заданою топографією поля в об’ємі, яку сформульовано як багатокритеріальну з метою задовольнити численним, часто суперечливим, конструктивним і технологічним вимогам.

3. Запропоновано формалізовану постановку задачі оптимального структурного синтезу СМС.

4. В результаті аналізу вимог до СМС, що проектуються, виконано вибір показників, що становлять частинні критерії оптимальності, до яких головним чином відносяться вимоги до якості розподілу магнітного поля, що відтворюється, числа секцій у СМС, величини струму в секціях, сумарного числа звоїв у СМС. При необхідності число частинних критеріїв може бути довільним.

5. Виявлено та проаналізовано основні особливості математичного формулювання задачі оптимального структурного синтезу СМС, до яких відносяться присутність дискретних та неперервних змінних у наборі, що описує СМС, багатозв’язність й змінна розмірність області пошуку, багатокритеріальність.

6. Визначено труднощі використання класичних методів оптимізації, що обумовлені математичними особливостями задачі багатокритеріального синтезу оптимальних структур СМС. На основі аналізу відомих методів структурного синтезу для вирішення цієї задачі було обрано генетичні алгоритми, що є представниками класу методів еволюційного моделювання.

7. Розроблено метод та програмне забезпечення оптимального синтезу СМС, що базується на використанні генетичного алгоритму, до особливостей якого відносяться: запропоновані модифікації операторів генетичного алгоритму, що враховують змінну довжину представлень можливих рішень в алгоритмі; запропонована приблизна оцінка подібності рішень, запровадження якої обумовлено труднощами обчислення відстані Хемінга для їх представлень; застосовано принцип Парето-домінування для роботи з вектором критеріїв оптимальності.

8. З метою підвищення ефективності генетичного алгоритму оптимального синтезу СМС розроблено механізм адаптації операторів, що застосовуються.

9. На чисельних експериментах верифіковано алгоритмічне та програмне забезпечення, що реалізує запропонований метод оптимального синтезу СМС, підтверджено його достатньо високу точність й ефективність.

10. Основні теоретичні та прикладні результати дисертаційної роботи використовувалися для проектування засобів інформаційно- та магнітовимірювальної техніки, зокрема вихрострумових перетворювачів дефектоскопів, функціональних магнітних давачів лінійних переміщень, мір магнітної індукції, магнітних систем коерцитиметрів для випробувань осердь реле з магнітом’яких матеріалів, що підтверджується актом впровадження у виробництво на ВАТ “Юність” (м. Краснодон, Луганська область). Порівняльний аналіз отриманих і відомих технічних рішень виявив істотне покращення метрологічних характеристик, а також значне спрощення конструкцій СМС.

11. Достовірність й обґрунтованість наукових результатів забезпечуються коректним використанням методів досліджень, апробацією основних положень та отриманих результатів на науково-технічних конференціях, а також результатами їх практичного використання при проектуванні реальних електромагнітних пристроїв.

Публікації автора:

1. Гальченко В.Я., Павлов О.К., Воробйов М.О. Нелінійний синтез магнітних полів збудження вихрострумових перетворювачів дефектоскопів // Методи і прилади контролю якості. – 2002. – № 8. – С. 3–5.

2. Гальченко В.Я., Воробьев М.А. Структурный синтез мер магнитной индукции с заданными свойствами // Український метрологічний журнал. – 2003. – Вип. 1. – С. 16–21.

3. Гальченко В.Я., Воробьев М.А. Использование генетических алгоритмов в структурном синтезе источников магнитных полей с заданными свойствами // Информационные технологии. – 2003. – № 7. – С. 7–12.

4. Воробьев М.А. Интеллектуальная система компьютерного проектирования соленоидальных многосекционных источников магнитных полей с заданным распределением поля в объеме пространства // Искусственный интеллект. – 2004. – № 1. – С. 144–151.

5. Гальченко В.Я., Воробьев М.А. Совершенствование соленоидальной магнитной системы коэрцитиметра методами структурной оптимизации // Технічна електродинаміка. – 2004. – № 4. – С. 71–75.

6. Гальченко В.Я., Воробьев М.А. Структурный синтез накладных вихретоковых преобразователей с заданным распределением зондирующего поля в зоне контроля // Дефектоскопия. – 2005. – № 1. – С. 40–46.

7. Воробьев М.А., Гальченко В.Я. О структурном синтезе источников магнитных полей в технических системах и устройствах // Метрологія та вимірювальна техніка (Метрологія – 2002): Наук. праці конф. у 2-х томах. Т. 1. – Харків: ХДНДІМ, 2002. –
   С. 195–197.

8. Воробьев М.А., Гальченко В.Я. Генетические алгоритмы в проектировании источников магнитных полей // Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе (IT+SE’2003): Мат-лы междунар. конф. – Запорожье:
   Изд-во ЗГУ, 2003. – С. 52–55.

9. Воробьев М.А., Гальченко В.Я. Структурный синтез вихретоковых преобразователей с заданным распределением зондирующего поля в зоне контроля // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности (NDT’2004): Программа конференции и тезисы докладов. – Москва, 2004. – С. 87.

10. Воробьев М.А., Гальченко В.Я. О повышении эффективности использования устройств магнитной структуроскопии в горно-металлургическом комплексе // Академический вестник КрТО МАКНС. – 2004. – № 13. – С. 121–122.